[发明专利]一次电子束曝光形成高宽窄比T形栅的制作方法

说明书

技术领域

本发明为一种应用于氮化镓(GaN)基半导体器件的T形栅的制作方法，特别是指一次电子束曝光形成高宽窄比T形栅的制作方法。

背景技术

以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为代表的宽禁带半导体材料具有禁带宽度大，电子漂移速度大，热传导率高等特点。因此它们在做为理想的大功率电子材料的同时，在超高频领域也具有巨大的潜力。目前，虽然GaN材料的生长技术制约了GaN基半导体器件性能的发展，但是，最高振荡频率(f_max)为200GHz的GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)也已经问世。

GaN基半导体器件的高频性能与器件栅极的制作工艺密切相关。栅长(L_g)越小，栅电阻(R_g)越低则器件的截至频率越高。然而，由于栅长和栅电阻具有如下所示的关系

R_g∝1/L_g

所以，为了同时降低栅长和栅电阻，我们就需要使用T形栅技术。近年来国际上发表的用来制作T形栅的技术主要有两种：(1)将T形栅版图分为两个剂量不同的区域，在基片上涂上三层电子束曝光胶后，仅用一次电子束曝光来形成T形栅；(2)在基片上淀积一层二氧化硅(SiO₂)或者氮化硅(Si₃N₄)，利用图形转移技术和两次电子束曝光来形成T形栅。

以上两种方法各有优劣。将T形栅版图分为两个剂量不同的区域，用三层胶一次电子束曝光形成T形栅的方法胜在工艺简单，但是这种方法制作的T形栅在其宽部和窄部的结合处很难获得理想的形貌，从而增加了栅极的寄生电容，同时，这种方法也很难获得高的宽窄比(宽窄比越大，则在栅长一定时，栅电阻越小)。然而使用图形转移和两次电子束曝光的方法却在克服了形貌和宽窄比的问题的同时，增加了大量的工艺步骤，严重影响了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一次电子束曝光形成高宽窄比T形栅的制作方法，以使其兼具以上两种方法的优点，从而简化小栅长的制作工艺，提高成品率，降低成本。

本发明一种一次电子束曝光形成高宽窄比T形栅的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：制作进行电子束曝光所需的T形栅的版图；

步骤2：对制作T形栅的基片进行清洗，烘干；

步骤3：在基片上涂三层电子束曝光胶、烘干；

步骤4：电子束曝光，将所需的T形栅的版图转移到基片上；

步骤5：显影和定影，在三层电子束曝光胶上形成制作T形栅的沟槽；

步骤6：电子束蒸发栅极金属；

步骤7：金属剥离，在沟槽内形成T形栅的结构。

其中基片为蓝宝石衬底的氮化镓/氮化镓铝外延片。

其中在基片上涂三层电子束曝光胶的材料分别为PMMA、PMMA-MAA、PMMA。

其中步骤1所述的T形栅的版图分为三个曝光剂量各不相同的区域，各区域的曝光剂量分别为：

第一区a为1140pC/cm；

第二区b为100μC/cm²；

第三区c为60μC/cm²。

其中步骤2中所述的烘干时的温度为110度，时间为5分钟。

其中步骤3所述的涂三层电子束曝光胶、烘干，是指每涂一次电子束曝光胶烘干一次。

其中步骤4是用电子束一次全部曝光版图上三个剂量各不相同的区域。

其中步骤5所述的显影和定影的时间均为30秒。

其中步骤6所述的电子束蒸发的栅极金属为镍/金，其厚度为30/330nm。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明中制作T形栅所需要的三层电子束曝光胶的剖面示意图；

图2是本发明中所用到的电子束曝光需要的T形栅的版图示意图。

具体实施方式